焊接机器人属于工业机器人中的一种, 最早被应用于汽车生产领域, 但随着技术的不断成熟, 目前已经在很多领域的工业自动化生产中得到了应用。但由于我国机器人产业的起步较晚, 不仅研发、生产水平比较落后, 同时在生产标准等方面也不够完善, 而焊接机器人的可靠性也受到了很大的影响, 因此, 对于焊接机器人系统可靠性设计技术的研究是非常必要的。
一、焊接机器人系统的可靠性要求
对于焊接机器人系统来说, 可靠性只是相对而言的, 当前焊接机器人的应用范围十分广泛, 而在用途存在差异的情况下, 不同领域乃至不同用户对于焊接机器人的可靠性要求也是完全不同的, 因此, 在焊接机器人系统的设计中, 具体的可靠性要求以及可维护性要求都需要设计师通过与用户的交流来确定, 之后根据具体的可靠性要求来对各种可靠性问题进行全面考虑, 最终确定合理的设计思路与设计方案。一般来说, 焊接机器人系统的可靠性要求都会以各种可靠性参数的形式来进行描述, 较为常见的有可靠度、故障率、平均故障间隔时间等几种, 其中可靠度是指在规定条件下, 机器人能够完成其应有功能的概率;故障率是指单位时间内机器人发生故障的概率;而平均故障间隔则是指机器人在每次修复完毕后, 持续工作时间的平均值[1]。
二、可靠性设计技术在焊接机器人系统中的应用
(一) 可靠性数据采集处理
在焊接机器人系统的设计中, 可靠性数据发挥着非常关键的作用, 而基于可靠性数据的采集、整理、分析, 则能够对焊接机器人系统可靠性的提升带来很大帮助。一般来说, 可靠性数据的采集处理都是在设计制造完成后展开的, 在焊接机器人产品被制造出后, 通常都会分别对其各项功能进行试运行测试, 并将测试过程中的现场数据详细记录下来, 而设计人员则要对其中的故障数据进行采集, 之后根据这些故障数据来分析焊接机器人各类故障的故障模式、故障危害、故障原因、故障发生概率、故障严重程度等一系列因素。而在之后的设计优化中, 这些分析结果则能够作为数据资料来为设计师提供参考, 从而尽可能的消除故障问题, 最终完成可靠性设计, 当然, 优化设计完成后还要对产品使用情况进行记录, 已明确优化设计措施的有效性。
(二) 故障树分析
故障树分析主要用于焊接机器人系统在设计阶段的故障检验, 而这一检验过程则是通过建立故障树并围绕故障树展开分析来实现的。在故障树的构建阶段, 设计师首先需要收集尽可能多的焊接机器人故障资料, 了解其可能出现的故障情况, 之后将影响最大的故障确立为顶事件, 同时把各个顶事件平行放置在故障树的第一层。在确定顶事件之后, 需要对引发顶事件的直接原因展开分析, 并将这些直接原因确立为中间事件, 同时通过逻辑门符号来表示上一层事件与下一层事件的因果关系, 之后以此类推, 直至所有故障原因分析完毕, 则可以将焊接机器人的故障树绘制完成[2]。例如在某型号焊接机器人的故障树中, 将机器人本体故障作为顶级事件, 之后按照焊接机器人系统的结构, 依次将肩部故障、手臂故障、肘部故障、底座腰故障等各个子系统的故障列为第二层的中间事件。而通过这些部位的故障, 仍可以进行继续细分, 将所有的故障现象明确下来, 并根据这些故障现象, 就可以通过行列法、矩阵法等各种算法来确定故障发生概率、概率重要度、临界重要度等数据, 为后续的优化设计提供支持。当然, 如减速器、伺服电机等其他子系统也同样可以利用这一方法来完成优化设计。
(三) 可靠性分配
可靠性分配简单来说就是将焊接机器人的可靠性要求参数进行细分, 并按照焊接机器人系统的结构来进行逐层分配, 从而确定各层部件的可靠性指标, 这一指标包括可靠性参数的可接受值以及最低值两部分。根据这些可靠性指标, 设计人员在进行各个子系统、组件的设计时, 都能够具有明确的要求, 同时设计人员也根据具体的指标来寻找具体的设计方法, 以保证子系统或组件能够满足可靠性指标的要求。在实际应用中, 可靠性分配可分为等份分配法、评分分配法、比例组合阀等多种方法, 不同方法所使用的算法不同, 适用的情况也存在差异, 因而还需根据焊接机器人系统的实际情况来进行选择[3]。
总而言之, 焊接机器人系统的可靠性要求虽然比较复杂, 但相关的可靠性设计技术也是十分多样的, 只要能够充分了解并掌握这些可靠性设计技术, 同时在实际设计中进行灵活应用, 焊接机器人系统的可靠性就一定能够得到充分保障。
摘要：随着科技的不断进步, 基于人工智能技术的工业机器人已经在很多工业领域中得到了应用, 而焊接机器人正是其中之一。然而令人感到遗憾的是, 焊接机器人虽然为工业生产中焊接任务的完成带来了很大的帮助, 但其在可靠性方面的问题却一直未能得到有效解决。为此, 本文对焊接机器人系统的可靠性要求进行了分析, 并对可靠性设计技术在焊接机器人系统中的应用展开了探讨。
关键词：焊接机器人,可靠性设计,故障
参考文献
[1] 裴含忠.试论焊接机器人系统可靠性设计技术的研究与应用[J].现代制造技术与装备, 2018 (7) :86-87.
[2] 王改云, 梁芬, 朱名日等.基于故障树的焊接机器人可靠性分析[J].微计算机信息, 2008, 24 (17) :272-273.
[3] 靳全胜, 李杰.焊接机器人技术研究与应用现状[J].轻工科技, 2018 (2) :35.